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发现雾霾深处的“治愈”玄机
2013-12-24
作者:赵付春
上海陆家嘴,一位戴口罩的年轻人在雾霾中仰望三大地标建筑。 美国航天局发布的中国华东地区雾霾卫星航拍照片。 Zooniverse网站上的气候分析项目,邀请全球网民参与,以帮助科学家。
中国古人关于雾霾的谚语为何今天不再灵验?雾霾的影响范围、危害程度、具体成因如何分析?相关的应急方案、治理指标乃至公众监督机制如何制定、建立与完善?大数据是从现象到源头解答这些问题的有力帮手。
关键字:雾霾,大数据,污染治理,信息共享,监督机制

妙妙在上小学三年级,刚学完《但愿人长久》一文,讲的是苏轼在中秋月圆之夜因思念弟弟苏辙,写下了脍炙人口的名句:“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全”。语文课刘老师布置的课后作业是回家上网找几句有关月亮的名句。

古人有关月亮的诗词可真多啊!什么“床前明月光,疑是地上霜”、什么“人约黄昏后,月上柳梢头”、“月黑雁飞高,单于夜遁逃”等等,但这些都没能引起妙妙的兴趣——她觉得同学们也可能会选这些句子,反而是一些有关月亮的谚语,如“月亮长毛,天气不牢”、“中秋月朗来年熟”、“云掩中秋月、雨打上元灯”,显得更加有趣,别人也未必会在意。在没有气象仪器的中国古代,人们根据自己的经验总结出了这么多规律,还能够根据中秋的月亮来预测来年元宵节天气和丰收程度,这种预报能力确实让人惊讶,所以她决定选这几句谚语上交。

果不其然,刘老师在看了一大堆月亮诗句之后,对这几句谚语也发生了兴趣。他想借此机会给孩子们讲讲谚语的来由,并结合近期连续一周的雾霾天,补充讲讲关于雾霾的谚语。

刘老师对谚语的讲解深入浅出,小朋友们都听得很入神。当他讲到“早起雾露,晌午晒破葫芦”、“十雾九晴”时,妙妙站起来问:“刘老师,您讲的这些规律是古时候的,到今天还适用吗?我怎么看一早起来的雾,现在快中午了,也没有散呢?”刘老师愣了愣,一下也没有想好怎么回答,只能含糊地说:“这个,得等老师找找专业气象资料再回答你”。

平心而论,妙妙的问题不太好回答。因为它涉及到雾和霾的区别及其产生根源,甚至涉及治理雾霾的举措等相关知识。雾和霾都是漂浮在大气中的粒子使能见度恶化产生的天气现象,但霾颗粒小、均匀性更好,在一天中的任何时候都可以出现,不像雾有时段性,到一定时候就自然消散。古代产生霾的主要原因可能有大量的秸秆焚烧、刮大风扬起尘土等原因,到今天已经演变为机动车尾气、工业燃煤、生活和商业燃煤等主要因素,这些因素都是与现代工业文明相伴而行的。当今不论是霾还是雾,其背后都有人类活动的影响,已不是完全的自然现象。

中国古人在长期的农耕劳作中,基于对天文地理的细致观察,积累了很多经验,并通过谚语这种形式保存并流传下来。如“月亮长毛,天气不牢”说的是月相与次日天气之间的高度相关性,“朝霞不出门,晚霞行千里”则生动地刻画了不同时段的云彩与降雨概率的关系,但是他们始终没有萌发寻求其背后原理的科学思维,或许认为因果性不重要。

有些巧合的是,牛津大学教授、大数据专家维克托·迈尔-舍恩伯格(Viktor Mayer-Schönberger) 也认为大数据主要关注于相关性,而因果性不重要。他说:“大数据告诉我们‘是什么’而不是‘为什么’。在大数据时代,我们不必知道现象背后的原因,只要让数据自己发声”。但这一主张在美国前众议院科技委员会办公室主任大卫·高斯顿(David Goldston)听来,简直是一派胡言。“数据从来就不是像它们看上去那样直白。仅仅决定‘要收集哪些数据’这个问题,就包含了个人认为何者更重要的价值判断”,“那种宣称‘让数据说话’的论调是语言使用中最大的误导”,他在顶级科学杂志《自然》撰文这样说道。

不仅如此,这种认为“大数据只重视相关性”的说法,本质是一种数据崇拜。相信世间万物之间存在一定的因果关系,进而能进行探索,是人类相比于计算机的根本优势。如果认为人类可以放弃对因果关系的探索,无疑是人类自废武功、向机器人投降的表现。说得严重一些,可能是人类末日的到来。只谈相关性而不讲因果性,更无助于像雾霾治理这种涉及面广泛的问题的解决。事实上,如果能恰当运用,大数据是一个寻找问题根源和其解决之道再好不过的工具。

运用大数据首先可以帮助人们对霾的主要成份和分布作出判断。霾是大量极细微的干尘粒等均匀地浮游在空中,从而使水平能见度小于10km的空气普遍混浊现象。霾的成分一般包括有机碳、硫酸盐和硝酸盐气溶胶等。这些成分在不同区域的浓度有所不同,因此,通过设置多个监测点,将环保、工商和气象等相关部门数据联网,发动民众或民间环保组织志愿联网监测等措施,促成“雾霾大数据库”的建设和共享,可以更加准确地对不同区域的雾霾成份进行分析,为下一步原因分析提供依据。

大数据也有助于更加准确地分析霾形成的具体原因并作出预测。根据霾所包含的气溶胶成份和各类污染源的排放情况相关度分析,可以准确地把握产生霾的主要原因,从而采取相应的措施。从目前我国各大城市霾形成的原因看,主要还是由于城市规模扩大而形成过多车辆尾气排放,这一现实与秋冬转化季节的气象特征、城市地形等因素一结合,就会出现大范围的雾霾天气。根据其影响因素的差异,可以形成不同的雾霾治理和应急方案。根据大数据分析结果,对雾霾出现的概率作出预测,启动相应的应急方案。

利用大数据技术还可以监控产生霾的污染源治理情况。近期我国虽然出台了《大气污染防治行动计划》,但这些政策在落实的过程中可能会遇到诸多障碍,导致执行力度不够。这需要对地方政府实行严格的量化考核,而这种考核的测量和评估需要大数据作为监控手段,对相关污染源进行控制,逐步实现空气质量改善。事实上,除了PM2.5值达标天数等传统指标,还应考虑制订一个更加精细的“雾霾指数”,针对其中的各类颗粒成份,分别采取对策,明确量化的改进目标。

从国外污染治理经验看,民众环保意识的觉醒、积极参与并监督实施是其成功的不二法门。这就要求将官方所掌握的环境污染的数据进行公开和共享,鼓励民间参与并提出创新性的解决方案。如谷歌与世界资源研究院合作推出“全球森林监测2.0计划”,利用卫星成像、监测系统和移动技术来提供全球范围内的森林实时信息。这一计划采取众包的方式,让地面上的参与者可以尽早报告森林采伐情况,谷歌地球引擎则主导底层的卫星数据和科学分析,以监测森林覆盖率的变化情况。此外,亚马逊网络服务(AWS)与美国航空航天局(NASA)合作,让公众和研究人员可以通过NASA地球交换系统(NEX)获取地球的各类研究数据。在此基础上,牛津大学、明尼苏达大学和美国国家海事博物馆等多个组织共同发起成立了科普联盟,所设立的网站Zooniverse.org在市民中广受欢迎。借助于AWS强大的计算能力和大数据平台,这一网站让感兴趣的市民能利用这些数据为地球气象建模,给地球上任意区域的生物进行分类等,从而更深入地参与到环保活动中来。

最后让我们再次回到开头妙妙的那个问题。为了给同学们一个满意的回答,刘老师确实煞费苦心。利用第二天没有课的机会,他到图书馆找了一堆有关雾霾的资料,长了不少这方面的知识。尤其在看了美国用大数据治理环境污染问题的报告之后,他越来越觉得有必要在义务教育阶段对孩子们进行这方面的科普,让他们了解计算机不仅可以帮助人们上天入海、学习娱乐,还对节能环保有着重要的作用,正是“环保有凭大数据,雾霾深处隐玄机”。



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赵付春
上海社会科学院信息研究所副研究员
研究方向:IT商业价值、创新管理
2010年7月毕业于复旦大学管理学院,获管理学博士学位。近年来在国内外期刊上发表多篇论文。出版专著《企业双元性创新能力的多层次构建》。
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